Question

我國是一個鋼鐵大國，鋼鐵產(chǎn)量為世界第一．某化學(xué)實驗小組的同學(xué)用下面的裝置在實驗室中模擬煉鐵．請你和他們一起完成相關(guān)探究．

（1）操作順序是實驗成敗的關(guān)鍵，對于該實驗，應(yīng)

 

．（填“先通入一氧化碳”或“先點燃酒精燈”）
（2）反應(yīng)中可觀察到粗玻璃管內(nèi)的固體逐漸由

 

色變成

 

色，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）產(chǎn)物的檢驗：
①初步檢驗：甲同學(xué)想對反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行初步檢驗，請你幫他想出一個物理方法：

 

．
②進(jìn)一步驗證：乙同學(xué)想用化學(xué)方法對產(chǎn)物進(jìn)一步驗證，他將反應(yīng)后的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)只有部分變紅．請寫出生成紅色物質(zhì)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）質(zhì)疑與探究：
①乙同學(xué)對產(chǎn)物的成分產(chǎn)生了質(zhì)疑，查閱相關(guān)資料之后得知，一氧化碳還原氧化鐵是一個逐漸的過程．
首先是Fe₂O₃被還原為Fe₃O₄：3Fe₂O₃+CO

400℃-500℃  .

2Fe₃O₄+CO₂．
然后是Fe₃O₄被還原為FeO：

 

+

 

500℃-600℃  .

 

+

 

．
最后是FeO被還原為Fe：FeO+CO

600℃以上  .

Fe+CO₂
②通過以上分析，甲乙兩位同學(xué)對反應(yīng)后黑色固體的成分進(jìn)行了猜想：
已知：FeO、Fe₃O₄均為黑色，且Fe₃O₄有磁性．FeO、Fe₃O₄都不與硫酸銅溶液反應(yīng)．
猜想一：Fe與Fe₃O₄；猜想二：Fe與FeO；猜想三：Fe與Fe₃O₄和FeO．
③為了對產(chǎn)物固體成分進(jìn)行更客觀的分析．甲乙同學(xué)將所做實驗整理如下：

實驗內(nèi)容	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
將反應(yīng)后得到的黑色粉末用磁鐵吸引		猜想一成立
將反應(yīng)后得到的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中		猜想一成立

④實驗反思：為了提高鐵的產(chǎn)率，應(yīng)適當(dāng)

 

（填“降低”或“提高”）反應(yīng)溫度．

Answer 1

考點：鐵的冶煉,金屬的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的實驗注意事項分析；
（2）根據(jù)一氧化碳可以把氧化鐵還原為鐵，以及氧化鐵和鐵粉的顏色分析，并寫出化學(xué)反應(yīng)式；
（3）物理方法可以利用鐵能被磁鐵吸引的特點驗證；鐵可以與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵；
（4）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件；．

解答：解：（1）一氧化碳具有可燃性，加熱前一定要先通入一氧化碳?xì)怏w，然后給玻璃管加熱，完全反應(yīng)后停止加熱，為防止生成的鐵又被氧化，要再通一會一氧化碳．
（2）一氧化碳能把紅棕色的氧化鐵粉末還原成黑色的鐵粉，化學(xué)反應(yīng)式是：Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂；如果試管中的石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成．
（3）由于鐵可以被磁鐵吸引，所以可以用磁鐵吸引觀察是否能被吸引．鐵可以與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（4）①由題意可知：然后是Fe₃O₄被CO還原為FeO和CO₂的方程式為：Fe₃O₄+CO

500℃～600℃  .

3FeO+CO₂
③Fe與Fe₃O₄都可以被磁鐵吸引，將反應(yīng)后得到的黑色粉末用磁鐵吸引，如果全部被吸引，則說明猜想一成立；
 進(jìn)一步證明，被吸引的是鐵還是鐵與四氧化三鐵的混合物，將反應(yīng)后得到的黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液中，如果部分變紅，則說明猜想一成立；
④由于在600℃以上Fe₂O₃才逐步轉(zhuǎn)化為鐵，所以提高溫度有利于提高鐵的產(chǎn)率．
故答案為：（15分）（化學(xué)方程式每個（2分），特殊標(biāo)注的空（2分），其余每空1分）
（1）先通入一氧化碳
（2）紅棕；黑；Fe₂O₃+3CO

高溫  .

2Fe+3CO₂
（3）①用磁鐵吸引
②Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（4）①（2分）Fe₃O₄+CO

500℃～600℃  .

3FeO+CO₂
 ③（2分）全部被吸引   （2分）部分變紅    ④提高

點評：此題是與煉鐵相關(guān)的實驗探究題，綜合性較強(qiáng)，注意根據(jù)實驗原理設(shè)計實驗方案是解答的關(guān)鍵，平時注意培養(yǎng)應(yīng)用知識、解決問題的能力．